説明

加飾プラスチック容器

【課題】プラスチック容器のプラスチック基材表面に、優れた加飾性を付与し、さらに、使用目的に応じて、リサイクル性も付与する。
【解決手段】表面に薄膜が形成されたプラスチック容器において、プラスチック容器(1)のプラスチック基材(2)表面に、加飾性を付与するための高屈折率を有する薄膜加飾層(3)を、数10nm以上積層させる。使用目的に応じては、さらに、プラスチック基材(2)表面と薄膜加飾層(3)との間に、リサイクル性を付与するために、易剥離接着層(4)を単層又は複数層形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プラスチック容器、例えばプラスチックボトル、プラスチックカップ、プラスチックトレイ等の表面に、加飾性を付与するために薄膜が形成された加飾プラスチック容器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、プラスチック容器は、軽量で使い勝手がよく、安全で比較的低コストであるため、食品分野や医薬品分野をはじめ、様々な分野で使用されている。しかし、その反面その形状が3次元であることから、紙や軟包装と呼ばれるプラスチックフィルム等の他の包装材料と比較して、消費者の購買意欲を掻き立てるような意匠性の付与は比較的苦手であった。そこで、プラスチック容器の意匠性を向上させるために、例えば、容器表面にあらかじめ印刷されたシュリンクフイルムを用いてプラスチック容器成形後にその胴部に熱固定させたり、プラスチック容器成形と同時にあらかじめ印刷されたインモールドラベルを用いて一体成形させたり、プラスチック容器成形後にあらかじめ印刷された剥離層、意匠性を出す印刷絵柄層、容器と接着させる接着層を有する転写材を用いていた。これらはいずれもあらかじめ印刷された材料を貼り合せるというものであり、容器との一体感が出難く、容器と貼り合せた場合に、空気が抜け難く浮き、3次元の曲面形状によってはシワのトラブルが発生し易い手法であった。
【0003】
さらに、プラスチック容器の意匠性を向上させるという目的では、金、銀、銅、アルミニウム、クロム等の金属または金属化合物を容器の表面に蒸着させる(例えば、特許文献1参照)又は容器成形時に主樹脂とコンパウンドして練り込み着色させるという手法もある。
【特許文献1】特公昭58−47980号公報 しかし、金属または金属化合物を容器の表面に蒸着、主に物理蒸着(PVD)させる場合には、プラスチック容器への密着性や剥離性を自由にコントロールすることは極めて困難であった。その理由として、プラスチック容器と組成の異なる蒸着粒子が互いの密着力を化学的に強固にすることはできないことが挙げられる。さらに、容器成形時に主樹脂とコンパウンドして練り込み着色させる手法を用いる場合には、プラスチック容器からの加飾物質の分離が不能になるためリサイクル性の観点から展開できる用途が限定されてしまうという問題点がある。また、こうした容器の取り扱いは、現状では廃棄され埋め立て処分されるものが大多数であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
加飾性の付与とこの除去を同時に満足することを目的とする本発明は、上記問題点を解決するためのものであり、その課題とは、あらかじめ印刷された材料を用いてプラスチック容器に貼り合せた場合には、容易に剥離できないインモールドラベルや転写材を易剥離できるように改良するものであり、プラスチック容器に直接蒸着した場合や容器成形時に主樹脂とコンパウンドして練り込み着色させる場合には、容易に剥離・分離できない加飾物質を易剥離・易分離できるように改良するものであり、加飾性、リサイクル性やエコロジー性に優れる加飾プラスチック容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
すなわち、本発明の第1の発明は、表面に薄膜が形成されたプラスチック容器において、前記プラスチック容器のプラスチック基材表面に、加飾性を付与するための高屈折率を有する薄膜加飾層を、数10nm以上積層させたことを特徴とする加飾プラスチック容器である。
【0006】
次に、本発明の第2の発明は、前記薄膜加飾層が、高屈折率2.0以上のチタン酸化物を主成分とすることを特徴とする第1の発明に記載の加飾プラスチック容器である。
【0007】
次に、本発明の第3の発明は、前記薄膜加飾層が、前記チタン酸化物と他の高屈折率を有する物質を主成分とし、珪素酸化物等の中程度の屈折率を有する物質を分散していることを特徴とする第1の発明に記載の加飾プラスチック容器である。
【0008】
次に、本発明の第4の発明は、前記プラスチック基材表面と前記薄膜加飾層との間に、リサイクル性を付与するために、易剥離接着層を単層又は複数層形成されていることを特徴とする第1乃至第3の発明のいずれにか記載の加飾プラスチック容器である。
【0009】
次に、本発明の第5の発明は、前記単層の易剥離接着層が、チタン酸化物:珪素酸化物=1:2組成の単層であること特徴とする第4の発明に記載の加飾プラスチック容器である。
【0010】
そして、本発明の第6の発明は、前記複数の易剥離接着層が、珪素酸化物の単層とチタン酸化物:珪素酸化物=1:2組成の単層を積層して形成されていることを特徴とする第4の発明に記載の加飾プラスチック容器である。
【発明の効果】
【0011】
本発明の加飾プラスチック容器は、プラスチック基材表面に、加飾性を付与するための高屈折率を有する薄膜加飾層を数10nm以上積層させているため、容器の加飾性に優れる。また、プラスチック基材表面と薄膜加飾層との間に、易剥離接着層を単層又は複数層形成することもでき、薄膜加飾層をプラスチック基材表面から容易に剥離することが出来るため、リサイクル性やエコロジー性にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
本発明の重要な特徴の1つは、プラスチック容器に優れた加飾性を付与することである。このため、図1に示すように、プラスチック容器(1)のプラスチック基材(2)表面に薄膜加飾層(3)を形成するものであり、この薄膜加飾層の高屈折率材料でアモルフアス状に結合した連続薄膜により、可視光領域の光400nm〜800nmの各波長がその屈折率に応じて短くなり、光の速度も遅くなり、それに応じて反射率が高くなり、アモルフアス状に結合した効果も加わって乱反射が強くなり、輝きが増すことで非常に優れた加飾効果が得られるものである。
【0013】
なお、この加飾効果を出すために、アモルファスな屈折率2.0以上のチタン酸化物の連続薄膜を形成した場合、必要な最低膜厚は、数10nm以上で効果が出る。この膜厚は金、銀、銅、アルミニウム、クロム等の金属または金属化合物を容器の表面に蒸着させた場合の加飾効果と比較すると、プラスチック容器全体に占める割合が、本発明がppmオーダーであるのに対して、従来技術では%オーダーであることからリサイクル性に大きな差がある。本発明の膜厚では、リサイクル性への影響が問題視されないレベルである。
【0014】
また、チタン酸化物をアモルフアス状に結合した連続薄膜を同一物質で連続面を形成するより、乱反射効果を高めるために中程度の屈折率を有する珪素酸化物を3次元で海島構造に適宜分散すること又は積層された薄膜を用いることで、さらにガラスの切り子加工のような特殊加工に特有の非常に強い輝きを得ることができる。
【0015】
こうして、加飾目的に応じて高屈折率材料とその膜厚、中屈折率材料を併用した場合の分散状態(3次元の海島構造中の高屈折率材料の配合比)や積層時の順序や膜厚を制御することで、加飾効果に優れた加飾プラスチック容器を提供することが可能となる。
【0016】
本発明の重要な特徴の他の1つは、プラスチック基材表面に形成された薄膜加飾層を易剥離可能にし、リサイクル性やエコロジー性に優れた加飾プラスチック容器を提供することである。このため、図2に示すように、高屈折率材料でアモルフアス状に結合した薄膜加飾層(3)とプラスチック基材(2)表面との間に、酸性、中性領域では耐性があるが、アルカリ性領域での洗浄に対する耐性のない珪素酸化物を主成分とする中間の易剥離接着層(4)を設けることで、アルカリ洗浄で容易に中間の易剥離接着層から剥がすことができるものである。なお、薄膜加飾層(3)の表面に、薄膜加飾層の保護と屈折率向上のために、図2に示すように、コート層(5)を設けてもよい。
【0017】
この中間の易剥離接着層の機能を出すために、その組成は、チタン酸化物の連続薄膜を形成した薄膜加飾層との密着力を保持するためのチタン酸化物成分1に対して珪素酸化物成分を2の割合で配合することで、他方の面であるプラスチック基材表面との密着力を酸性から中性側では保持し、アルカリ性側では剥離する効果のある珪素酸化物成分を多くした配合になっている。
【0018】
さらに、中間の易剥離接着層が、アルカリ性側では容易に剥離するように、中間層を多層化してプラスチック基材表面との密着力が、アルカリ性側では極端に劣化する珪素酸化物成分のみの層を加えて多層化することで、易剥離接着層の機能を確実に発現できるようになっている。
【0019】
このようにして、アルカリ性領域での洗浄により、薄膜加飾層をプラスチック基材表面から容易に剥離可能にすることで、リサイクル性やエコロジー性にも優れた加飾プラスチック容器を提供することが可能となる。
【0020】
なお、上述した本発明の加飾性、リサイクル性やエコロジー性を付与する手法は、家電、電子部品に用いるようなプラスチック成形品にも適用することが可能である。
【実施例】
【0021】
まず、プラスチック容器に加飾性を付与した本発明の加飾プラスチック容器の具体的実施例について説明する。
【0022】
実際の成膜プロセスは、ウエットコーティングの一つであるディッピングコートを用いた。チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti (O−i−pr)4)に1,3−ブタンジオール、イソプロピルアルコールIPAを加えて溶解させ、その後、酸触媒として硝酸を適宜加えて加水分解した。この溶液に適宜表面処理を施したPETボトル外面を浸漬させるディッピングコート後に低温40℃で乾燥させた。さらに、加水分解されたゾルゲル膜を分解させるプロセスはUVランプを用いた。乾燥したゾルゲル膜が積層されたPETボトル外側からキセノンエキシマUVランプ(172nm、約10mW/cm2 )で10分間、60分間照射した。その後、70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。
【0023】
<実施例1>
最初に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti (O−i−pr)4)28gに1,3−ブタンジオール500g、イソプロピルアルコールIPA35ml、1Nの硝酸
HNO3 15ml、60%硝酸15ml加えて加水分解させたゾル液を得た。このゾル液に酸素プラズマ処理で表面の濡れ性を上げたPETボトル外面を浸漬させるディッピング
コート後に低温40℃で乾燥させてゲル膜を得た。さらにゲル膜が積層されたPETボトル外側からキセノンエキシマUVランプ(172nm、約10mW/cm2 )で10分間、60分間照射して分解状態を目視確認した。その後、70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。
【0024】
<実施例2>
最初に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti (O−i−pr)4)28gに1,3−ブタンジオール500g、イソプロピルアルコールIPA525ml、1Nの硝酸HNO3 15ml加えて加水分解させたゾル液を得た。このゾル液に酸素プラズマ処理で表面の濡れ性を上げたPETボトル外面を浸漬させるディッピングコート後に低温40℃で乾燥させてゲル膜を得た。さらにゲル膜が積層されたPETボトル外側からキセノンエキシマUVランプ(172nm、約10mW/cm2 )で10分間、60分間照射して分解状態を目視確認した。その後、70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。
【0025】
<実施例3>
最初に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti (O−i−pr)4)28gに1,3−ブタンジオール250g、イソプロピルアルコールIPA175ml、1Nの硝酸HNO3 15ml加えて加水分解させたゾル液を得た。このゾル液に酸素プラズマ処理で表面の濡れ性を上げたPETボトル外面を浸漬させるディッピングコート後に低温40℃で乾燥させてゲル膜を得た。さらにゲル膜が積層されたPETボトル外側からキセノンエキシマUVランプ(172nm、約10mW/cm2 )で10分間、60分間照射して分解状態を目視確認した。その後、70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。
【0026】
<比較例1>
最初に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti (O−i−pr)4)28gに1,3−ブタンジオール500g、イソプロピルアルコールIPA35ml、1Nの硝酸
HNO3 15ml、60%硝酸15ml加えて加水分解させたゾル液を得た。このゾル液に酸素プラズマ処理で表面の濡れ性を上げたPETボトル外面を浸漬させるディッピングコート後に低温40℃で乾燥させてゲル膜を得た。キセノンエキシマUVランプで照射によるゲル膜の分解をさせることなしに70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。
【0027】
<比較例2>
最初に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti (O−i−pr)4)28gに1,3−ブタンジオール500g、イソプロピルアルコールIPA525ml、1Nの硝酸HNO3 15ml加えて加水分解させたゾル液を得た。このゾル液に酸素プラズマ処理で表面の濡れ性を上げたPETボトル外面を浸漬させるディッピングコート後に低温40℃で乾燥させてゲル膜を得た。キセノンエキシマUVランプで照射によるゲル膜の分解をさせることなしに70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。
【0028】
<比較例3>
最初に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti (O−i−pr)4)28gに1,3−ブタンジオール250g、イソプロピルアルコールIPA175ml、1Nの硝酸HNO3 15ml加えて加水分解させたゾル液を得た。このゾル液に酸素プラズマ処理で表面の濡れ性を上げたPETボトル外面を浸漬させるディッピングコート後に低温40℃で乾燥させてゲル膜を得た。キセノンエキシマUVランプで照射によるゲル膜の分解をさせることなしに70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。
【0029】
上記実施例1、2、3及び比較例1、2、3の6種類の加飾プラスチック容器について、その加飾効果について評価した。その結果を表1に示す。
【0030】
【表1】

表1から、目視による加飾効果が良く得られた条件は、実施例1、2、3のキセノンエキシマUVランプ照射を10分以上照射させ、さらに70℃で約12時間加温したものであった。キセノンエキシマUVランプ照射を行わなかった条件である比較例1、2、3はいづれもその効果が得られなかった。また、70℃で約12時間加温していないものは加温したものほどの効果は得られなかった。
【0031】
次に、プラスチック容器に加飾性及びリサイクル性やエコロジー性を付与した本発明の加飾プラスチック容器の具体的実施例について説明する。
【0032】
実際のPETボトル外面にくる易剥離接着層の成膜プロセスは、ウエットコーティングの一つであるディッピングコートを用いた。テトラエトキシシランTEOS(Si (OC2 5)4 )に水、イソプロピルアルコールIPA、酸触媒として塩酸を適宜加えて加水分解した。または、以下に示す薄膜加飾層の成膜に用いるディッピング液を均一に混合し、乾燥後の組成がモル換算で易剥離接着層の主成分SiO2 :薄膜加飾層の主成分TiO2 =2:1になるように調製した。この溶液にPETボトル外面を浸漬させるディッピングコート後に70℃で乾燥させた。
【0033】
次の薄膜加飾層の成膜プロセスは、ウエットコーティングの一つであるディッピングコートを用いた。チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti (O−i−pr)4)に1,3−ブタンジオール、イソプロピルアルコールIPAを加えて溶解させ、その後、酸触媒として硝酸を適宜加えて加水分解した。この溶液にPETボトル外面を浸漬させるディッピングコート後に低温40℃で乾燥させた。さらに、加水分解されたゾルゲル膜を分解させるプロセスはUVランプを用いた。乾燥したゾルゲル膜が積層されたPETボトル外側からキセノンエキシマUVランプ(172nm、約10mW/cm2 )で10分間照射した。その後、70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。
【0034】
<実施例4>
最初に、テトラエトキシシランTEOS(Si OC2 5 )4)21gに水60g、イソプロピルアルコールIPA、0.1Nの塩酸HCl1mlを加えて加水分解させたゾル液Aを得た。次に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti O−i−pr)4)28gに1,3−ブタンジオール500g、イソプロピルアルコールIPA35ml、1Nの硝酸HNO3 15ml、60%硝酸15ml加えて加水分解させたゾル液Bを得た。次にこれらのゾル液Aとゾル液Bをモル比で2:1になるように混合してこのゾル液Cを得た。次にゾル液CをPETボトル外面を浸漬させるディッピングコートを行い、その後100℃で乾燥させてゲル膜を得た。これをプラスチック基材表面の直後にくる第1層とした。次に前記のゾル液BにPETボトル外面を浸漬させるディッピングコートを行い、その後100℃で乾燥させてゲル膜を得た。これを第1層の次に積層された第2層とした。さらにゲル膜が積層されたPETボトル外側からキセノンエキシマUVランプ(172nm、約10mW/cm2 )で10分間、60分間照射して分解状態を目視確認した。その後、70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。最後にアルカリ溶液(PH9〜10)で1時間洗浄し、目視による加飾効果の変化を確認した。
【0035】
<実施例5>
最初に、テトラエトキシシランTEOS(Si OC2 5 )4)21gに水60g、イソプロピルアルコールIPA、0.1Nの塩酸HCl1mlを加えて加水分解させたゾル液Aを得た。次に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti(O−i−pr)4)
28gに1,3−ブタンジオール500g、イソプロピルアルコールIPA35ml、1Nの硝酸HNO3 15ml、60%硝酸15ml加えて加水分解させたゾル液Bを得た。次にこれらのゾル液Aとゾル液Bをモル比で2:1になるように混合してこのゾル液
Cを得た。次にゾル液AをPETボトル外面を浸漬させるディッピングコートを行い、その後100℃で乾燥させてゲル膜を得た。これをプラスチック基材表面の直後にくる第1層とした。次にゾル液CをPETボトル外面を浸漬させるディッピングコートを行い、その後100℃で乾燥させてゲル膜を得た。これを第1層の次に積層された第2層とした。次に前記のゾル液BをPETボトル外面を浸漬させるディッピングコートを行い、その後100℃で乾燥させてゲル膜を得た。これを第2層の次に積層された第3層とした。さらにゲル膜が積層されたPETボトル外側からキセノンエキシマUVランプ(172nm、約10mW/cm2 )で10分間、60分間照射して分解状態を目視確認した。その後、70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。最後にアルカリ溶液(PH9〜10)で1時間洗浄し、目視による加飾効果の変化を確認した。
【0036】
<比較例4>
最初に、チタンテトライソプロポキシドTTIP(Ti( O−i−pr)4)28gに1,3−ブタンジオール500g、イソプロピルアルコールIPA35ml、1Nの硝酸HNO3 15ml、60%硝酸15ml加えて加水分解させたゾル液Bを得た。次に前記のゾル液BにPETボトル外面を浸漬させるディッピングコートを行い、その後100℃で乾燥させてゲル膜を得た。これを第1層とした。さらにゲル膜が積層されたPETボトル外側からキセノンエキシマUVランプ(172nm、約10mW/cm2 )で10分間、60分間照射して分解状態を目視確認した。その後、70℃で約12時間加温して目視による加飾効果の変化を確認した。最後にアルカリ溶液(PH9〜10)で1時間洗浄し、目視による加飾効果の変化を確認した。
【0037】
上記実施例4、5及び比較例4の3種類の加飾プラスチック容器について、そのアルカリ洗浄後の加飾効果について評価した。その結果を表2に示す。
【0038】
【表2】

表2から、加飾効果のあるPETボトル外面をアルカリ溶液(PH9〜10)で1時間洗浄し、その後の加飾効果の変化を目視確認した。アルカリ溶液洗浄で加飾効果を消すのに効果があった、すなわち薄膜加飾層の剥離ができたのは実施例4,5であり、特に実施例5が効果があった。また、比較例4のように易接着易剥離層が存在しないものはアルカリ洗浄後でも一部、目視で加飾効果が見られることから薄膜加飾層の剥離が不十分であることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の一実施形態の加飾プラスチック容器の外壁の構成を示す断面図である。
【図2】本発明の他の一実施形態の加飾プラスチック容器の外壁の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【0040】
1……プラスチック容器
2……プラスチック基材
3……薄膜加飾層
4……易剥離接着層
5……コート層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に薄膜が形成されたプラスチック容器において、前記プラスチック容器のプラスチック基材表面に、加飾性を付与するための高屈折率を有する薄膜加飾層を、数10nm以上積層させたことを特徴とする加飾プラスチック容器。
【請求項2】
前記薄膜加飾層が、高屈折率2.0以上のチタン酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項1記載の加飾プラスチック容器。
【請求項3】
前記薄膜加飾層が、前記チタン酸化物と他の高屈折率を有する物質を主成分とし、珪素酸化物等の中程度の屈折率を有する物質を分散していることを特徴とする請求項1記載の加飾プラスチック容器。
【請求項4】
前記プラスチック基材表面と前記薄膜加飾層との間に、リサイクル性を付与するために、易剥離接着層を単層又は複数層形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれにか記載の加飾プラスチック容器。
【請求項5】
前記単層の易剥離接着層が、チタン酸化物:珪素酸化物=1:2組成の単層であること特徴とする請求項4記載の加飾プラスチック容器。
【請求項6】
前記複数の易剥離接着層が、珪素酸化物の単層とチタン酸化物:珪素酸化物=1:2組成の単層を積層して形成されていることを特徴とする請求項4記載の加飾プラスチック容器。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−126537(P2009−126537A)
【公開日】平成21年6月11日(2009.6.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−301394(P2007−301394)
【出願日】平成19年11月21日(2007.11.21)
【出願人】(000003193)凸版印刷株式会社 (10,630)
【Fターム(参考)】